Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шустов, В. А. Применение электронагрева в сельском хозяйстве

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.35 Mб
Скачать

Об о з н а ч и м:

аэкв стоимость электроэнергии, коп/кВт-ч, эквивалент­

 

 

ной

данному

топливу;

 

 

 

 

 

 

 

 

8 60 — термический

эквивалент работы, ккал/кВт-ч;

 

Лэл

к.п.д. электрического

 

нагревателя

Э л

=

0 , 9 5 ) .

Тогда

стоимость

1 ккал

для

электрического

нагрева

на­

ходится по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коп/ккал.

 

 

 

 

( 8 7 )

 

 

 

 

 

 

860 -1Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приравняем

оба выражения

(86) и (87) и найдем

эк­

вивалентную стоимость

электроэнергии

 

 

 

 

 

 

 

 

а э

 

=

860ii

9 j l /V/e

Юг

 

, D

 

 

 

/

0 0 ,

 

 

 

к в

 

 

lorn

коп/кВт-ч

 

 

( 8 8 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

сокращенно

для

средних

характеристик

 

топлива

(дров)

 

 

а Э к в = 0 , 5 Л Г

коп/кВт-ч.

 

 

 

( 8 9 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

Пусть

дрова

N = 5

руб/м3 ,

тогда

аокв = 0,5'5

=

= 2,5

коп/кВт-ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеем тариф:

а = 1

коп/кВт-ч,

то

есть

а < а 0 К ц .

электрический

Следовательно,

 

в установке нужно использовать

нагреватель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подсчет

для

 

торфа,

угля

 

и

нефти. Для

этих

топлнв

стоимость дается

обычно в руб/т, то есть М руб/т. Тог­

да

стоимость

1

ккал

при

огневом

нагреве

общем

виде)

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mk

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

QlOOO-w,,

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q 1000

г,0 Р И

 

 

 

 

 

 

Для

торфа

(<Э =3000

ккал/кг, М&8

руб/т)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а Э ! < в = 0 , 2 5 А Г

коп/кВт-ч.

 

 

 

( 9 1 )

Для

угля ( Q = 5 0 0 0

ккал/кг,

 

A f « 1 0 руб/т)

 

 

( 9 2 )

 

 

 

 

а э к в = 0 , 1 5 М

коп/кВт-ч.

 

 

 

 

 

Для

нефти

( Q =

10 000

ккал/кг,

М « 3 5

руб/т)

 

( 9 3 )

 

 

 

 

Д

э к в

= 0 , 0 8 7 И

коп/кВт-ч.

 

 

 

 

 

110

 

Пример. Необходимо

высушить

в разные

сроки 50 т травы.

 

Влажность

берем от

КУ, = 80%

до

ш2 =13°/о.

 

 

Одновременно

подвергается

сушке

G = 2

т

травы. Продолжи­

тельность сушки Тсуш,—24 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стоимость

дров

N=5

 

руб/м3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплота сгорания топлива Q=3000 ккал/кг.

 

 

Удельный вес

дров

v = 550

кг/м3 .

 

 

 

 

 

 

 

К.п.д. огневой

сушилки

Т1огн = 0,15.

 

 

 

 

 

 

 

Стоимость

электроэнергии

а—1,0

коп/кВт-ч.

 

 

Коэффициент,

учитывающий

рабочую

силу

истопников,

k = 1,5.

 

Эквивалентная

стоимость

 

электроэнергии,

согласно

формуле

(88),

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

860-0,95-5-1,5- 10э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а ™ * =

 

3000-550-0,15

= 2

' 5

к о п / к в т - 4 - -

 

или

по формуле (89)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оонп = 0,5-5=2,5

коп/кВт • ч.

 

 

ство

Установим электрический нагреватель воздуха. Общее количе­

удаляемой

влаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w.-Wi

 

 

 

 

S0—13

 

 

 

 

 

 

 

W = G

inn

=

2

0 0

0

inn

is

 

= 1

5 5

0

к г -

 

 

 

 

 

100—да3

 

 

 

 

100—13

 

 

 

 

 

 

Количество

тепла

для испарения

 

влаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1550-640

1,04-

10G

кал,

 

 

 

 

 

 

Q u c a=

 

 

=

 

 

 

где

0,95— к.п.д.

сушилки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность электрического

калорифера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 040 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р к

"

=

860-0,95-24 =

5

3

К В

Т '

 

 

 

где

0,95— к.п.д.

электрического

калорифера.

 

 

 

 

 

Расход электроэнергии на нагрев воздуха в калорифере для

сушки 2 т травы

 

 

1 040 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

Л = 635

кВт-ч/т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Годовой

расход

электроэнергии

на

сушку

50 т травы

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А о д = - у

 

-1270= 31

800-кВт-ч.

 

 

Стоимость электроэнергии

в год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сг0 д=Лгод

а=31 800-0,01=318

руб.

i

При

сушке

провяленной

на

солнце

травы

до a/i = 40%

будем

иметь:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общее

количество

удаляемой влаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

117=2000

 

40-13

 

„„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,„

 

№=620 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100-13

 

 

 

 

 

 

 

 

111

2. Количество тепла для испарения влаги

620-640

Q«ea- — =416 000 ккал.

0,9о 3. Мощность электрического калорифера воздуха

416 000 Р к а я ~ 860.0,95-24 = 2 1 К В Т -

4. Расход электроэнергии на сушку 2 т травы

416 000

Л = Ж а д 5 ~ = 5 Ш к В т " 4 -

или

510

А= — = 255 кВт-ч/т.

5. Годовой расход электроэнергии

50

2

6. -Стоимость электроэнергии в год С г 0 Д = Л г о д а = 12000-0,01 = 128 руб.

Таким образом, из примера следует, что для экономии средств необходимо сырую траву с 80% влажности провялить на солнце до 40% влажности.

Сравнение электрокалорифера воздуха с открытыми спиралями с электрокалорифером СФО. Согласно вы­ полненному примеру, габариты нагревательного устрой­ ства калорифера мощностью около 50 кВт таковы: вы­ сота 1000 мм, ширина 700 мм, длина 1000 мм, объем 0,7 м3 .

В калорифере СФО с ТЭН имеем (табл. 14):

высота

нагревателя

мощностью

 

 

 

 

40кВт

0,56

м I

в сред-

высота

нагревателя

мощностью

 

 

}

нем

60 кВт

0,71

м J

0,63 м

ширина нагревателя 40 кВт . . . . 0,48

м j

в сред-

шнрина нагревателя 60 кВт . . . . 0,60

м >

нем

длина

калорифера СФО

0,24 м J

 

0,54 м

объем

СФО мощностью 50 кВт . . 0,082 мЗ

 

Следовательно,

объем

калорифера, выполненного ку-

 

 

0 7

старным способом,

будет

в ^ — = 8,5 раз больше

объема СФО.

Стоимость калорифера при серийном изготовлении будет значительно ниже стоимости кустарного электри­

ческого калорифера.

112

Это же следует сказать и о технике безопасности при обслуживании этой электротехнической установки.

Поэтому следует рекомендовать везде, где это тре­ буется, применять в качестве нагревателей трубчатые электрические нагреватели.

Удельные нормативы применения электротепла в сельском хозяйстве

Одним из основных показателей применения тепла в процессах сельскохозяйственного производства явля­ ется удельный расход электрической энергии на единицу продукции.

Примерные удельные показатели потребления элект­

роэнергии

для основных процессов применения

тепла

в сельском

хозяйстве, полученные на основании

проект­

ных материалов и экспериментальных подсчетов, при­ водятся далее.

 

Животноводство

 

 

Запаривание

корнеклубнеплодов . . .

12,5

кВт-ч/ц

Запаривание

соломы

 

 

20,0

кВт-ч/ц

Подогрев

воды

 

 

 

12,0

кВт-ч/ц

Инкубация

яиц

 

 

 

70,0

кВт-ч/1000 Яиц

Электрический

обогрев

цыплят . . .

2,0

кВТ-ч/цыпленка

 

Растениеводство

 

 

Электрическое силосование кормов . .

25,0

кВт-ч/т

Приготовление

сенной

муки

70,0

кВт-ч/т

Электрическая

сушка

зерна

17,0

кВт-ч/т-% влажно­

, Электрическая

сушка

сена

сти

10,0

кВт-ч/т-% влажно­

Электрический

обогрев

за год парни­

сти

 

 

ков

 

 

 

 

40+100 кВт-ч/м3

Электрический

обогрев

за год теплиц

400+600 кВт-ч/м3

Располагая этими нормами и сведениями о количе­ стве продукции, вырабатываемой в течение года, можно легко определить' годовое потребление электроэнергии для данного процесса.

Например, требуется определить количество электро­

энергии для сушки 600 т зерна в электрической

сушилке

при снижении влажности зерна на 6%.

 

Результат: 600-6-17=61 200 кВт-ч.

 

Согласно укрупненным показателям Всесоюзного ин­

ститута «Сельэнергопроект», суммарные нормы

на од-

8 В. А. Ш у с т о в '

из

ноквартириый

дом в сельской местности

площадью до

45 м2 составляют на:

 

 

 

 

 

освещение

 

 

 

 

 

250-:-450 Вт

электробытовые

приборы

 

 

 

 

400+600 Вт

приготовление

пищи

летом

и подогрев

ее в те­

 

чение года

 

"

 

 

 

150+360 Вт

подогрев

воды для стирки

и мытья посуды . . .

150+300 Вт

частичное

отопление

с использованием

перенос­

ных приборов

 

 

 

 

 

150+300 Вт

Охрана

труда

при эксплуатации

тепловых

 

электроустановок

 

 

 

 

 

 

Одной из

основных

задач

эксплуатации сельских

электроустановок

является обеспечение

безопасности

людей.

 

 

 

 

 

 

 

 

Электроустановкой

называется

всякое

электротехни­

ческое устройство

напряжением

до 1000 и выше 1000 В

по производству, преобразованию, передаче, распреде­ лению и применению электрической энергии.

Различают электроустановки с номинальным напря­ жением до 1000 В и электроустановки выше 1000 В. Этим самым подчеркивается, что электроустановки на­ пряжением выше 1000 В должен обслуживать персонал высокой квалификации.

Всоответствии с этим для работников, обслуживаю­ щих электроустановки, установлено пять квалификаци­ онных групп. У персонала, начиная с квалификацион­ ной группы I I , раз в год проверяют знания правил эксп­ луатации и правил техники безопасности. После этого квалификационная комиссия выдает работнику удосто­ верение о проверке знаний и допуске к работе в элект­ ротехнических установках. В зависимости от стажа, опы­ та и выполняемой работы выдаются удостоверения двух видов: о допуске к работе в электроустановках до 1000 В

ио допуске к работе в электроустановках до 1000 и выше 1000 В. Характеристика квалификационных групп дана в правилах техники безопасности и здесь не при­ водится.

Взависимости от напряжения электроустановки под­

разделяются на установки с малым напряжением (до 36 В между проводами), установки низкого напряжения (напряжение между токоведущей частью и землей не выше 250 В) и установки высокого напряжения (на-

114

пряжение между токоведущеп частью и землей больше 250 В).

Неправильно смонтированная электрическая установ­ ка, применение недоброкачественной аппаратуры и про­ водов, небрежное, неосторожное обращение с установ­ кой, в особенности прикосновение к голым проводам, про­ водам с неисправной изоляцией и другим токоведущим частям,— все это может вызвать поражение электриче­ ским током.

Следует помнить, что не напряжение является при­ чиной поражения, а ток. Соотношение величины напря­ жения установки и сопротивления тела человека или жи­ вотного вызовет тот или иной по величине ток, который может быть опасным для жизни и здоровья человека и животного или может быть перенесен ими без вреда.

Для человека смертельным является ток в 0,1 А, для животного — ток в 0,05 А.

По степени опасности прикосновения к токоведущим частям электроустановки различают: помещения без по­ вышенной опасности (сухие, отапливаемые; полы из не­ проводящих материалов; • без токопроводящей пыли); помещения с повышенной опасностью (сырые, неотапли­ ваемые; жаркие, имеющие токопроводящие полы; с проводящей пылью; имеющие значительное количество металлических конструкций или машин); помещения осо^- бо опасные (особо сырые; с едкими парами и газами; имеющие одновременно два или более признаков поме­ щения с повышенной опасностью).

Защитные средства. К основным защитным изолирую­ щим средствам в установках любого напряжения от­ носятся изолирующие штанги и изолирующие клещи для предохранителей.

Дополнительные защитные изолирующие средства в установках высокого напряжения: диэлектрические пер­ чатки и рукавицы, диэлектрические резиновые галоши и боты, резиновые коврики и дорожки, - изолирующие подставки.

В установках, низкого напряжения основными защит­ ными средствами, кроме штанг и клещей, являются также диэлектрические резиновые перчатки - и монтер­ ский инструмент с изолирующими ручками и с дополни­ тельными защитными средствами (диэлектрические ре­

зиновые галоши

и боты, резиновые коврики, дорожки

и изолирующие

подставки).

8*

115

В качестве защитных средств также применяют пе­ реносные указатели напряжения для высокого и низкого напряжения, переносные временные защитные заземле­ ния, переносные ограждения, предупредительные пла­ каты, защитные очки.

Заземление электроустановок. В электроустановках напряжением до и выше 1000 В, чтобы обеспечить без­ опасность обслуживающего персонала и абонентов, поль­ зующихся электроэнергией, должны быть сооружены за­ земляющие устройства и заземлены корпуса электрообо­ рудования.

Всякая металлическая часть электроустановки, не находящейся, но могущей оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должна быть надежно за­ землена. К металлическим частям электроустановки сле­ дует отнести кожухи водоподогревателей или паровых котлов, корпуса насосов и вентиляторов, корпуса элект­ родвигателей и пускателей и т. п.

Сельские электроустановки напряжением до и вы­ ше 1000 В могут быть с изолированной нейтралью и с глухозаземленной нейтралью.

На прилагаемых далее рисунках все электроуста­ новки условно показаны прямоугольниками и схемы зна­

чительно

упрощены

(нет рубильников,

предохранителей

и т. п.).

'

 

 

На рисунке 35, а

показан случай

пробоя фазы па

корпуса токоприемников при отсутствии защитного за­ земления (токоприемник 1) и при наличии защитного заземления (токоприемник 2).

В первом случае сопротивление тела человека скла­ дывается с сопротивлением изоляции фазы. Напряже­

ние прикосновения будет так

относиться

к полно­

му линейному напряжению, как

сопротивление

человека

к сумме сопротивлений человека и изоляции фазы, то есть

 

U

Rn+R] из

где /?;

сопротивление

человека;

Л

из

сопротивление

изоляции,

откуда

 

 

 

 

U.

 

 

Rh+R из

11G

Пусть пробой фазы на корпус произошел, например, в помещении с повышенной опасностью, то есть сыром,

тогда сопротивление человека и сопротивление

изоля­

ции будут весьма низкими. Если принять Rh

и

Я и э , на­

пример, по 1000 Ом, то

 

 

 

 

чего нельзя допустить.

Во

втором случае

напряжение

прикосновения находят

из

соотношения

 

 

^ п р

=

/ ? 3

 

 

откуда

Л 3 | Диз

Берем в формуле R3, пренебрегая R-h ввиду незначи­ тельной разницы в расчетах. Если принять сопротивле­ ние защитного заземления J ^ 3 = I 0 Ом, а / ? И з = 1000 Ом, то

то есть весьма малая величина.

Сопротивление защитного заземления в установках до 1000 В мощностью до 100 кВА включительно должно

быть

не выше

10 Ом, а в установках мощностью свы­

ше 100 кВА — не выше 4 Ом.

. В

сельских

электроустановках низкого напряжения

обычно применяют систему 380/220 В с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора. Все ме­ таллические части электроустановок должны быть при этой системе (рис. 36) связаны через нулевой провод с глухозаземленной нейтралью установки для быстрого отключения от.сети поврежденной фазы. Например,при пробое фазы на корпус в цепи, показанной на рисунке стрелками, возникает ток короткого замыкания, в ре­ зультате которого либо перегорит плавкий предохра­ нитель фазы, либо при защите сети автоматом отклю­ чится последний. Величина тока однополюсного корот­ кого замыкания должна быть при этом не меньше 31щ> (при защите плавкими предохранителями) или не мень­ ше 1,5 / п (при защите автоматическим выключателем).'

117

a

Ф

T

я.из

• ф

Рис. 35. Действие заземления в сети с изолированной нейтралью:

а — о б щ а я схема; б, а — схемы замещения; / — случаи без зазем ­ ления; 2 — случай с заземлением,

Ток короткого замыкания определяется по прибли­ женной формуле

 

/ з = - Т ^ > 3

/ п Р > 1 ' 5 / а '

 

 

( 9 4 )

где

Цф—фазное

напряжение

сети,

В;

 

Za=y{Гф+гй)2+х1—полное

сопротивление петли фаза —

 

 

нуль, Ом:

 

 

 

 

 

Здесь

Гф—активное0

 

сопротивление

 

фазного

 

 

провода,

Ом;

 

 

 

 

 

г0

— активное

 

сопротивление

нулевого

 

хп

провода,

Ом;

 

 

 

 

 

— реактивное

сопротивление

петли,

 

 

принимается из расчета 0,6 Ом/км

 

 

(для проводов из цветных метал­

 

 

лов);

 

 

 

 

 

 

 

 

Z T

— полное

сопротивление

фазы

транс­

 

 

форматора, Ом. Это

сопротивление

 

 

учитывают

только

при

включении

118

трехфазного трансформатора по схе­ ме л/л„ — 12 мощностью до 560 кВА и при проводах из цветных метал­ лов. В остальных случаях ZT в ука­ занной формуле не учитывают;

/П р—номинальный ток плавкой вставки

ближайшего

предохранителя, А;

 

/ а — номинальный

ток

ср-абатывания

ав­

томата,

А.

 

 

 

 

При стальных проводах

активное

и

внутреннее ре­

активное сопротивление определяют для

токов 3/п р

или

1,5/а, установленных- в начале линии; внешнее реактив­

ное сопротивление из расчета 0,6 Ом

на 1 км.

'

На рисунке 36 показаны также рабочее заземление

низкого напряжения R0 и повторное заземление нуле­

вого провода Rn-

 

 

При наличии-первого заземления

система

380/220 В

относится к системам низкого напряжения. 'Далее это

заземление

обеспечивает работу

сети как в

нормаль­

ных, так и в аварийных условиях.

 

 

Величина

сопротивления R0 должна быть не больше

10 Ом при

мощности

генератора

(трансформатора) до

100 кВА включительно

и не больше 4 Ом при

мощности

агрегатов свыше 100 кВА.

Величина сопротивления Rn должна быть не больше 30 Ом при мощности энергоснабжающей установки до 100 кВА включительно и не больше 10 Ом при мощно­ сти свыше 100 кВА. Rn в сети одновременно являются хорошей защитой потребительских электроустановок от атмосферных перенапряжений.

Последней формулой проверяют величину тока корот­ кого замыкания, который должен расплавить ближай­ шую плавкую вставку у потребителя.

Нужно помнить, что одновременное зануленне и за­ земление одного и того же корпуса, а точнее сказать,

заземление запуленного корпуса не только не опасно, а наоборот, улучшает условия безопасности, так как соз­ дает дополнительное заземление нулевого провода.

Иногда бывает нужно увеличить ток короткого за­ мыкания за счет увеличения сечения фазных и нулевого проводов.

Для экономии проводникового металла увеличивают' сечение одного нулевого провода, беря его сечение зна­ чительно больше сечения фазного провода.